Chociaż bezpieczne dla żywności i przy okazji trwałe opakowania giętkie nie były dotychczas mocną stroną druku cyfrowego, technologia tonerowa Xeikon Titon pozwoliła wkroczyć mu i w ten obszar zastosowań. Papiery barierowe zadrukowane suchym tonerem otwierają przed opakowaniami giętkimi nowe możliwości. Dzieje się to w idealnym momencie, gdy branża odczuwa rosnącą presję rynku oczekującego na takie rozwiązania dla druku cyfrowego.
Branża opakowań stanęła w obliczu trudnego wyzwania, polegającego na przeprojektowaniu swoich opakowań tak, aby spełniały wymogi gospodarki obiegu zamkniętego. Badanie opublikowane przez firmę Systemic w kwietniu 2022 r. wskazało, że w 2020 roku recyklingowi mechanicznemu poddano zaledwie około 19% wolumenu opakowań wyprodukowanych w Europie. Jednym z powodów tak niskiego poziomu odzysku jest duża ilość złożonych materiałów trafiających na rynek, które zawierają aluminium oraz wielowarstwowe laminaty z tworzyw sztucznych. Aby rozdzielić te kompozytowe folie na nadające się do użytku frakcje, potrzeba ogromnego wysiłku, dlatego na ogół trafiają one do spalarni (czyli tzw. recyklingu termicznego). To jeden z powodów, dla których najbardziej powszechną metodą pozbywania się plastikowych materiałów opakowaniowych w Europie jest odzysk energetyczny. Drugie miejsce zajmuje składowanie na wysypiskach, a dopiero trzecie recykling materiałowy. To ostatnie rozwiązanie jest propagowane przez wszystkie zainteresowane strony jako najsensowniejsze, bowiem utrzymuje obieg węgla w środowisku i pozwala korzystać z wydobytych wcześniej zasobów bez potrzeby sięgania po kolejne lub przetwarzania ich na dwutlenek węgla.
Aby zmienić tę sytuację i uprościć recykling, konieczne jest ponowne rozważenie, w którym kierunku powinny rozwijać się opakowania. Jednym z podejść do rozwiązań cyrkularnych jest wykorzystanie monolaminatów foliowych lub monofolii z orientowanego polietylenu (MDOPE), na które, w zależności od konstrukcji, nanoszone są barierowa warstwa białego podkładu i lakier zabezpieczający przed przenikaniem tlenu w druku rewersowym lub powierzchniowym. Dzięki tej strukturze da się osiągnąć wyjątkową wartość współczynnika przepuszczalności tlenu (OTR) i zapewnić barierowość opakowań, co pokrywa szeroki zakres wymagań dla różnych tłustych produktów spożywczych.
Jednocześnie rośnie popularność opakowań giętkich opartych na włóknach celulozowych, dla których wynajdowane są nowe zastosowania; dzieje się tak nie tylko ze względu na ich wysoki współczynnik recyklingu lub fakt, że są wytwarzane z odnawialnych surowców. Dostępna obecnie gama termozgrzewalnych papierów barierowych jest stale poszerzana przez wszystkich znanych producentów papierów specjalistycznych, zarówno do zastosowań spożywczych, jak i niespożywczych. Obecnie zaspokaja ona szereg wymagań związanych z ochroną produktów w zakresie barierowości względem pary wodnej, tlenu i tłuszczów, jak również odporności na przebicie. Równolegle z rozwojem papierów barierowych rośnie znaczenie cyfrowego druku wykorzystującego suchy toner.
Druk na opakowaniach z technologią suchego tonera Titon
Rosnący potencjał cyfrowych maszyn drukujących suchym tonerem w produkcji opakowań giętkich to efekt dalszego rozwoju tej technologii. Firma Xeikon wprowadziła ją na rynek pod nazwą Titon. W porównaniu z konwencjonalnymi typami suchego tonera zadrukowane nim papiery barierowe cechuje wystarczająca odporność na zgrzewanie, gdy zadrukowane opakowanie jest umieszczane w maszynach do napełniania.
Uzyskana w ten sposób odporność na zgrzewanie otwiera możliwość zastosowania suchego tonera w opakowaniach giętkich. To w tym właśnie zakresie proces tonerowy może pokazać swoją przewagę nad cyfrowymi systemami atramentowymi – swoje własności ochronne względem żywności, a także nietopliwość oraz jakość obrazowania na papierze. Podczas gdy płynne tonery, atramenty na bazie wody i atramenty UV mają wyraźne ograniczenia w zakresie kompatybilności z takimi zastosowaniami, ryzyko przenikania tonerów Titon do żywności jest bardzo niskie dzięki ich specyficznemu składowi opartemu na składnikach o bardzo wysokich masach cząsteczkowych.
Suchy toner Titon
W skład tonera Xeikon Titon wchodzą usieciowane polimery, pigmenty, dodatki elektrostatyczne (Charge Control Agents, CCA) oraz inne dodatki. W przeciwieństwie do
konwencjonalnych suchych tonerów cząsteczki tonera Titon mogą być usieciowane w trakcie dodatkowego naświetlania diodą LED, co pozwala uzyskać bardzo wysoką masę cząsteczkową. Wskutek takiego utwardzania toner Titon staje się odporny na obciążenia mechaniczne i termiczne, co nadaje mu właściwości niezbędne do zastosowania w opakowaniach giętkich.
Po procesie naświetlania na maszynie
drukującej tworzący obraz toner zostaje przeniesiony na podłoże, na którym cząstki zostają następnie utrwalone przy temperaturze około 110°C. Cząstki tonera topią się i koagulują, tworząc jednorodne warstwy tonera o grubości do 4 µm każda. Cyfrowa maszyna drukująca Xeikon CX500t jest dodatkowo wyposażona w zespół utwardzania LED. Promieniowanie LED inicjuje proces sieciowania polimerów tonera. Ostatecznie wszystkie polimery tonera Titon zostają usieciowane, tworząc matrycę o unikalnych właściwościach. Ponieważ to masa cząsteczkowa warstwy tonera i struktura matrycy, w której osadzone są składniki, stanowią czynniki decydujące o migracji, komponenty umieszczone w warstwie poliestrowej są praktycznie nieruchome. Z tego powodu ryzyko migracji suchego tonera jest wyjątkowo niskie. To unikalna cecha w przypadku cyfrowego druku opakowań, tym bardziej, że utrwalona warstwa jest całkowicie bezwonna i – także przed rozpoczęciem drukowania – bardzo trwała i bezpieczna w obsłudze.
Dodatkowe cechy tonera Titon
Odporność na ciepło w trakcie zgrzewania opakowania to niejedyny efekt obecności utwardzonych, usieciowanych polimerów w warstwie tonera. Nadają mu one również pożądane własności mechaniczne zapewniające odporność na zarysowania i ścieranie, a także na wpływ związków chemicznych. Dodatkowo ten suchy toner charakteryzuje się wysoką odpornością na światło dzięki doborowi pigmentów. Oglądając zadrukowane opakowanie można dostrzec aksamitny połysk cząstek stałych, będący efektem zamkniętej powierzchni tonera, dzięki czemu nie jest konieczne nakładanie powłok dekoracyjnych.
Stosowanie w opakowaniach giętkich
Wraz z rosnącym wykorzystaniem papierów barierowych w opakowaniach giętkich pojawiają się także nowe możliwości zastosowań opakowań drukowanych cyfrowo z użyciem suchego tonera. Firma Bschüssig, producent makaronów z Frauenfeld, jako pierwsza w Szwajcarii zdecydowała się na produkcję swoich 33 różnych opakowań z papieru barierowego. W przypadku niedawno dodanej linii opakowań ekologicznych preferowano druk cyfrowy, ponieważ idealnie nadawał się on do początkowej produkcji po uruchomieniu. Opakowania zostały wydrukowane przy użyciu tonera Titon na papierze typu kraft, bez lakierowania po całości. Fakt, że opakowania w tym wzorze nie mogą być przechowywane w wilgotnym środowisku, nie stanowi problemu dla klientów firmy Bschüssig. W zamian mogą oni po użyciu zutylizować opakowanie w konwencjonalnym strumieniu odpadów papierowych.
Powodem, dla którego drukarnia opakowań ACM z włoskiego Cremosano zdecydowała się na wybór cyfrowej technologii druku opakowań, była wielkość nakładów. Firma nastawia się na produkcję krótkich serii torebek. ACM jako jedna z pierwszych użyła do tego celu maszyny Xeikon CX500t. Kluczowymi zaletami papierowych torebek drukowanych suchym tonerem jest to, że są bezpieczne dla żywności i trwałe.
To właśnie spełnienia obu tych kryteriów oczekuje się w głównej mierze od opakowań giętkich; wtedy są one dostosowane do obecnych wymogów. Druk cyfrowy z wykorzystaniem tonera Titon jest technologią bezpieczną dla żywności ze względu na brak jakichkolwiek płynnych, niskocząsteczkowych (ruchomych) substancji, zaś papiery barierowe wykonane z surowców odnawialnych to oznaka zrównoważonego charakteru opakowania. W tej kombinacji tkwi szeroki potencjał dla ich dalszego rozwoju w opakowaniach giętkich.
Dieter Finna
Tłumaczenie: TK
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
